Дієта Paranthropus boisei в ранньому плейстоцені Східної Африки PNAS

Внесено Thure E. Cerling, 26 березня 2011 р. (Надіслано на огляд 27 лютого 2011 р.)

плейстоцені

Пов’язані статті

Анотація

Східноафриканський гомінін Paranthropus boisei характеризувався набором черепно-зубних особливостей, які широко трактувались як адаптація до дієти, що складалася з твердих предметів, що вимагали потужних пікових жувальних навантажень. Ці морфологічні пристосування являють собою кульмінацію еволюційної тенденції, яка розпочалась у більш ранніх таксонах, таких як Australopithecus afarensis, і, мабуть, сприяла використанню відкритих біотопів у плио-плейстоцені. Тут ми використовуємо стабільні ізотопи, щоб показати, що P. boisei дотримувався дієти, в якій переважала біомаса С4, така як трава або осока. Її раціон включав більше біомаси С4, ніж будь-який інший гомінін, що вивчався на сьогоднішній день, включаючи спорідненого Paranthropus robustus з Південної Африки. Ці результати в поєднанні з нещодавніми даними, отриманими із зубних мікрозуб, можуть вказувати на те, що надзвичайна черепно-мозкова морфологія цього таксону являє собою пристосування для обробки великої кількості неякісної рослинності, а не твердих предметів.

Східноафриканський гомінін Paranthropus boisei володів великим і низькоподібним постканіновим зубним рядом, великими і товстими нижньощелепними корпусами та потужними жувальними м’язами, які, як правило, вважаються пристосуваннями для харчування горіхів, насіння та твердих фруктів (1–3) . Це поняття з’явилося в результаті інтерпретації морфології P. boisei, але отримало опосередковану підтримку в дослідженнях стоматологічного мікрозлучення його спорідненого роду Paranthropus robustus; вони дійшли висновку, що знос молярів південноафриканського Парантропа відповідає тому, що він поглинав та пережовував дрібні тверді продукти харчування, якщо не як основні ресурси, то принаймні як запасні продукти (4–6). Хоча деякі припускають, що краніодентальна морфологія P. boisei узгоджується із споживанням жорсткої, а не твердої їжі (7, 8), більшість працівників цієї ідеї здебільшого уникають. Таким чином, коли нещодавнє дослідження з використанням аналізу текстури стоматологічних мікрозуб не виявило жодних доказів споживання твердих харчових продуктів P. boisei (9), воно заперечило десятиліття отриманої мудрості та підкреслило необхідність незалежних ліній паледієтичних доказів.

Ми представляємо дані стабільних ізотопів для додаткових 22 особин P. boisei з центральної та північної Кенії, які мають вік від 1,9 до 1,4 мільйона років, і розширюємо просторовий ареал зразків Танзанії більш ніж на 700 км. Ці дані інформують не лише про наше розуміння раціону P. boisei, але враховуючи його випадкові морфологічні подібності з іншими таксонами австралопітів (наприклад, Australopithecus afarensis, Australopithecus garhi, Australopithecus africanus), потенційно наше розуміння ролі дієти в ранній еволюції гомін.

Результати

Значення δ 13 C P. boisei не змінюються протягом півмільйона років, протягом яких були доступні зразки (r 2 = 0,10). Середнє значення δ 13 С для цих зразків становило -1,3 ± 0,9 ‰ (24 зуби від 22 особин), з максимальним значенням + 0,7 ‰ і мінімальним значенням -3,4 ‰ (табл. 1). Використовуючи оцінки +2 і -12 ‰ для дієти з «пасенням чистого С4» або «перегляду чистого С3» (14), значення δ 13 С для P. boisei відповідають дієті, де біомаса С4 становить 77 ± 7%, з мінімальним та максимальним значеннями 61 та 91% відповідно.

δ 13 C та δ 18 O P. boisei з басейну Барінго, Кенія (це дослідження), басейну Туркана, Кенія (це дослідження) та з ущелини Олдувай та Пеніндж, Танзанія (14)

Кумулятивні частоти P. boisei зі східної Африки з одночасними P. robustus з південної Африки та для T. oswaldi як зі східної, так і південної Африки. Були усереднені багаторазові аналізи поодиноких осіб.

Значення δ 13 C і δ 18 O P. boisei з басейну Туркани в порівнянні з жирафами, суїдами, бегемотами та еквідами від членів KBS і Okote членів Формації Кубі Фора, а також до сучасних аналогів з регіону Цаво в Кенії.

Обговорення

С4 Дієта P. boisei.

Ізотопний склад вуглецю P. boisei принципово відрізняється від складу всіх відомих живих та викопних гоміноїдів, які варіюються від майже чистих споживачів С3, таких як горили (16) та шимпанзе (17, 18), до змінних споживачів С3, таких як A. africanus та P . robustus (12, 13). Дійсно, єдиним відомим приматом хлоррайна з подібним ізотопним вуглецевим складом є вимерлий павук-травун Theropithecus oswaldi (x = -2,3 ‰, SD = 1,5 ‰, n = 12) (див. Таблицю S2 та посилання там) із того самого загального період часу. Незважаючи на колись широке поширення, рід Theropithecus зараз обмежений одним видом, що мешкає у високогір'ї Ефіопії. Ці спостереження дозволяють припустити, що організми, з якими P. boisei, швидше за все, конкурували за ресурси, не були одночасними хомо, папіо (саванськими бабуїнами) або іншими таксономистими таксонами, а, ймовірно, споживачами біомаси С4, включаючи коней, суїдів, бегемотів, теропітеків та деяких бовідів.

Переважна більшість біомаси С4 - це трава, хоча осока С4 може бути великою, особливо у водно-болотних умовах, таких як дельта Окаванго сьогодні (19). Існує набагато менший відсоток дикотів С4 та рослин метаболізму крассулацеєвої кислоти з подібними ізотопними композиціями вуглецю, хоча типово низька кількість перших та низька кількість і часта токсичність останніх роблять їх малоймовірними регулярними мішенями для ранніх гомінінів (20). Таким чином, майже напевно, що P. boisei дотримувався дієти, орієнтованої на трави, осоку або те й інше.

Нещодавно висловлювалося припущення, що осока була важливим ресурсом гомініну, оскільки вона часто зустрічається в прирічкових лісових масивах, улюблених багатьма приматами саван, і тому, що їх бульби є потенційно високим енергетичним ресурсом, для якого гомініни, що володіють інструментами, мали б невелику конкуренцію (14, 21). Тим не менше, осока часто використовує фотосинтез С3, не широко поширена у багатьох місцях проживання і могла б мати сумнівну харчову цінність без варіння (22, 23). Більше того, немає даних про те, щоб будь-які великі ссавці харчувались осокою до такої міри. Незалежно від того, якби P. boisei був спеціалістом з болотних осок, це передбачало б надзвичайно обмежене поширення в древніх ландшафтах із важливими наслідками для нашого розуміння біології та біогеографії раннього гомініна.

Навпаки, трави широко поширені і використовують фотосинтетичний шлях С4 у більшості африканських середовищ саван; вони широко використовуються таксономічно різноманітними ссавцями, включаючи примата Теропітека. Причиною думки про те, що травинки не споживав P. boisei, є те, що низький оклюзійний рельєф щічних зубів протилежний тому, що можна очікувати для споживача листя. Фолівоери, як правило, мають великий оклюзійний рельєф, тоді як плоскі зуби, як правило, зустрічаються у споживачів із твердими предметами серед плідних приматів (1). Тим не менш, профілі складності зубного мікроносія P. boisei та Theropithecus схожі, що передбачає дієту зі схожими механічними властивостями (24). Хоча висока анізотропія (спрямованість) молярного мікрозруха Theropithecus сильно відрізняється від такої у P. boisei, існує припущення, що це зумовлено різними обмеженнями, обумовленими їхньою дентогнатичною морфологією, а не дієтою (24). Іншими словами, можливо, вони вживали подібну їжу, але пережовували її по-різному.